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桥梁建筑景观美学与使用功能分析

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2020-12-25 09:43 热度:

   在当今社会生产力飞速发展的背景下,科技推动着桥梁建设大步向前,桥梁日渐成为各地的标志性建筑,彰显一方文化特色。造舟为梁,越水其上,桥梁是一个被赋予了连通功能的建筑产物。而自古山水相依,江河绕川,飞堑处桥贯两岸,衬得江城如画,桥梁又蕴含着无比深厚的景观之美。通过目前的相关国内外资料查阅,城市桥梁的功能性相对成熟,但与其景观审美的要求仍存在多处契合度不高的问题,如桥梁体态巨大、跨越空间长,桥梁的存在与周围环境极显突兀;桥梁使用材料种类有限,性能较为单调,无法满足艺术设计的灵活需求[1]。一座桥梁应该实现景观美学与使用功能的协调统一,本文以重庆市东水门长江大桥为例进行分析,了解桥梁关于美学与功能的要求,探索如何在桥梁设计中使桥梁符合景观艺术美与使用功能性双重准则的问题,提高桥梁建筑的使用能力和艺术价值,让桥梁的设计更具地域特色,实现建筑文化的多样化传承,塑造中国桥梁建筑文化自信。

桥梁建筑景观美学与使用功能分析

  1景观美学的要求

  1.1景观美学的含义

  桥梁或横跨于江河之上或坐落在城市路线,承担着重要的交通联结作用,在满足交通需要的同时,更应满足构筑物的审美要求,让桥梁所设之处能与山河共历沧桑,能成为反映不同地域文化和传统的独特景观。这种美,是结构构型本身给予人们视觉动感的美,而不仅仅是桥梁的静态外形美[2]。

  1.2静态之美——构筑景观的艺术

  构筑景观美是艺术与工程的融合体现,一座桥梁的建设本身就是一处景观艺术的诞生,这种美动态地体现在构筑物的建设和使用过程中,需要设计者从桥梁的力学规律中斟酌每一处线型结构的合理性与适宜性,并根据结构的特异性赋予材料与色彩,让来往的车辆在穿梭中感受一座桥梁构筑的奇特与舒适,江流奔涌之下更显桥梁灵动。1.2.1线型结构桥梁的外形结构是整个构筑物的审美核心,陈从周教授在《说园》中讲“以静观动,以动观静,则景出”,桥梁的结构美在于车流河流的涌动与桥梁整体结构的动静相衬。因此,结构要素的合理组合才能形成构筑物的视觉艺术效果。(1)桥型样式的因地选择桥型的选择是结构组合的先决条件,根据地形及临近建筑的已有特点为依照,保证桥型的选择既符合建筑美学要求,又能完美地融合到已有建筑的风格之中。东水门长江大桥地处“桥都”重庆,钢索斜拉、双塔竖立,横跨于长江之上,充分利用斜拉桥优越的跨越能力和挺拔美观的特点,制造出独特的视觉冲击力[3]。大桥立于江上,形成大气磅礴、耸立壮阔的气势,同时利用斜拉桥的刚柔并存与邻近的朝天门大桥相呼应,相异中透出协调的统一。(2)跨度的纵向延伸桥梁虽是三维的空间结构物,但它是按交通功能单向通道延伸的一部分来建造的,所以,它是强调一维纵向空间的结构物[2]。东水门长江大桥跨越长江,属于特大桥,全长1124.947m,其中主桥长858m,桥身为三跨布局,采取连续钢桁架梁的形式,梁身充分体现了一维纵向空间的简约流畅之感,梁两侧的“V”型杆件支撑梁体结构,保证下层铁路专用的净空,杆面相接形成的镂空结构达到了良好的视觉效果。(3)桥梁结构的空间拓比桥梁作为审美对象,其组成构件是外露的,要充分考虑构件设计的尺寸是否满足桥梁整体结构的美学规律,通过构件设计的独特性与应用性来实现桥梁的构筑景观美,使桥梁成为标志性建筑,凸显艺术美感。为符合山城地形构造要求,东水门长江大桥采取高墩样式,其中P1主墩索塔总高172.61m,下塔墩高63.61m,P2主墩索塔总高162.249m,下塔墩高53.496m,高墩的使用,使桥下净空范围增大,令桥梁虽以静态形式存在,但却在宽阔的水流中体现出流动的美感。直线钢桁架梁穿过“天梭”并用单面钢索锚拉,单面拉索及天梭的水滴状镂空充分节省了桥面空间,保证了驾驶视野的开阔性,增加了桥梁的轻巧和立体感。(4)线条的几何交接平直线条的稳定与曲率翻折的活泼构成了桥梁所处的三维空间,线条的设计应具有动感美,符合桥上交通的流动性。东水门长江大桥主墩索塔采用“天梭”形状,天梭形桥塔通过直线和曲线的组合,并以曲线为主,空间曲面造型,获得刚柔统一的调和美[4],主塔采取竖琴式斜拉索,两侧钢索沿塔柱顶自上而下变角度倾斜锚固至桥面结构,与主墩索塔的“天梭”圆弧线形成强烈对比,体现兼容并蓄、时尚现代之感。1.2.2材料色彩纵观桥梁千百年的历史发展,桥梁景观的艺术都离不开色彩与材料的渲染。早在宋朝便有范成大提笔描摹“南浦春来绿一川,石桥朱塔两依然”的石桥红塔之美景。选择合适的材料与色彩搭配是结构设计合理性的一种体现,桥梁作为长耐久年限的构筑物,更应选择与结构高契合度的材料,适宜的材料能够减缓桥梁结构外观因自然环境的腐蚀而导致的色彩退化,更大程度地保持桥梁整体结构的初始美。色彩的选择应充分考虑桥梁所处环境的空间性质及使用功能,保证桥梁整体结构在静态存在中与光线阴影自然融合,形成整体独特的景观美。东水门长江大桥下承长江之水,上托缭绕雾空,整体结构以钢材为主,充分体现桥梁的延绵柔性之美,在自然光线的衬托下,桥梁在江水中形成倒影,映衬着钢材料天然的表面光泽。整体桥身以朱红漆色,与洁白桥塔形成色调的对比,碰撞出建筑的快节奏和现代感。在晨昏光线的交变中,桥梁主体红色的亮丽与白色的宁静形成自然的反差与和谐,传统而不张扬的色彩巧妙地体现了“谦逊”的设计主体概念,使东水门长江大桥真正成为江上的一道彩虹。

  1.3动态之美——地域景观的融荣

  一座桥梁是历史的凝固,是文化的具象传承,它在空间上保持永久的静态,但却在时间上蕴含着流转的艺术。桥梁作为地方的一处标志性建筑,除构筑物本身的结构须符合景观美学的准则之外,更应让设计与地域文化相融合,让桥梁经久时间却不输于沧桑,成为地域文化的承载体,与城市环境相宜相荣,实现桥梁自然景观与人文景观的艺术统一,打造桥梁的动态之美。东水门长江大桥采取斜拉桥的样式,主塔桥墩一体浑然而成,双梭立于天地之间,高耸的构造展现出了这座城市大气开合的精神,柔和的线条又流露出渝地人民传承世代的山水情义,色彩的碰撞和谐更能体现山城海纳百川的谦逊与包容。

  2使用功能的要求

  2.1交通功能——承载承重

  桥梁跨越沟壑水流,供车辆行人通行,具备重要的交通功能。为满足桥梁的交通需求,保证桥面交通的顺畅舒适,桥梁的结构应具备优越的力学性能,能够承受变化的荷载和桥身的重量。东水门长江大桥跨于长江之上,与重庆母城渝中区相通,分别连接南岸区和江北区,是沟通长江、嘉陵江两岸的重要通道[5],繁重的交通需求促使大桥具备较强的承载承重能力,因桥梁跨度较大,为避免一般梁桥的自重大、截面利用率低缺陷可能造成的承重问题,故选用缆索承重桥梁中的斜拉桥,实现桥梁整体受拉为主,可同时满足交通过程中桥梁所受的拉、压、扭、弯多种受力环境的影响,使得在通行过程中充分发挥斜拉桥的优势;降低主梁弯矩,减小桥身变形,提高承载能力。钢材的使用更是实现了轻型大跨,自重的降低使得跨度可进一步延长,极大地缩短了交通运距,实现更快捷的交通、更舒适的驾驶。

  2.2使用功能——耐蚀耐久

  材料的性能很大程度上决定着桥梁的使用寿命。在桥梁建设的发展中,材料的发展是重要的组成部分,在现代桥梁的材料选择上,高强钢丝和混凝土在大跨度桥梁的使用中备受青睐。东水门长江大桥的建造更不例外,斜拉桥跨越长度达上千米,材料需满足桥梁跨越所需要的承压强度、变形能力及使用的耐久性能。主墩双塔采取箱室结合的样式,选用混凝土材料塑造圆润挺立的外观,斜拉索利用钢材的抗拉性能,采用稀索方案。全桥共采用36根钢索,每根钢索由139股平行钢绞线绞合而成,提供预拉力,为主梁提供弹性支承,保证桥梁在使用过程中可调整索力,使梁体均匀受力,减少损伤性裂缝的开展和延伸,最大限度保证正常使用寿命,提高耐久性。重庆环境多雾湿润,大桥建筑高度较高且承引长江水,为避免材料在使用过程中因水汽、温度等环境因素的腐蚀造成的钢材性能下降及损坏等问题,大桥在斜拉索、桥塔及梁体外侧施加了涂料护层,从而有效避免斜拉索因暴晒、潮湿、空气污染等不利环境造成的钢材锈蚀,延长了钢拉索使用时间及更换周期,绚丽的色彩使东水门长江大桥真正成为“江上彩虹”。

  2.3结构功能——抗风抗震

  桥梁架设于沟谷河流之上,地形复杂多变,为适应地形要求,桥梁的结构需具备充足的稳定性和抗倾覆性,合理的力学规律为桥梁的使用提供强度支撑,构件的合理组合充分减小桥梁的不利变形。除此之外,应考虑当地地形的偶然因素,结合桥梁功能所需,对桥梁的结构性能进行增强,防止因偶然作用或地域性环境造成桥梁结构的突然破坏。东水门长江大桥采取双塔单索面结构,将斜拉索两端分别锚固在桥塔和钢桁架梁上,形成索塔梁柱共同承载的结构体系,利用高强度、低松弛的轻型钢材斜拉索平衡桥梁受力,形成高次超静定结构。多根钢索提供预拉力如同为梁身加置多个浮托力支座,达到抗风抗震的效果,进一步满足大跨度桥梁的稳定性与可容变性,降低桥梁意外功能失调的可能性与偶然作用造成的风险性,保证了桥梁作为构筑物的整体美感。

  3景观美学与使用功能的统一

  3.1美学设计保证功能实用

  对于桥梁而言,既是结构,又是建筑,始终为功能服务。一座桥梁架起两地发展,联结两地自然景观,桥梁的建造受到自然环境的强烈作用,故此功能会因环境作用表现出差异性,在桥梁的景观设计中应注重功能的完整性,创造建筑艺术的同时考虑洪水位和降雨量、海潮和水流、土层和岩层、地震活动和风速情况带给桥梁功能的影响[2],使桥梁具备必需性功能,保证交通需求,提高桥梁的使用水平。

  3.2使用功能中流露景观之美

  探索,是千百年来人们始终在前行的路,是勇敢者的精神,更是修建一座桥梁的意义。遇水架桥,是为了跨越障碍去看更远的风景,而别致的风景更存在于跨越过程中的桥梁之上。因此,如何使桥梁上的风景更加绚丽,是众多设计者们应该不断探索进阶的问题。周围环境是桥的透视背景,以烘托桥梁丰富结构主体的表现力,我们没有任何理由将桥梁设计与桥梁环境分离,而要像重视桥梁功能设计那样考虑桥梁的环境因素[2],真正把风景糅合到桥梁构筑物中来,让地域文化不仅是一个标志符号,更是体现在桥梁每一段的线条、色彩、结构、形状中,让桥梁所落之处“两水夹明镜,双桥落彩虹”,让桥梁文化传开创之新,拥长虹晴空。结语科技的进步离不开交通的发展,交通的发达离不开桥梁的建设。一座桥梁的建设既是工程的科学,又是设计的艺术,优质的桥梁需要建造者们扎实的工程实力与创造性的艺术设计相融合。善于发现结构的奥妙,并将环境的优雅艺术藏于结构,表于外观,让桥梁的美千姿百态地变幻于多角度之中,将景观的美学准则充分运用到桥梁设计的过程中,让桥梁跨越空间的壮阔,更能跨越时间的长河。

  参考文献:

  [1]张清.城市桥梁景观设计研究[D].重庆:重庆大学,2012.

  [2]杨士金,唐虎翔.景观桥梁设计[M].上海:同济大学出版社,2003.

  [3]项海帆,肖汝成,徐利平,等.桥梁概念设计[M].北京:人民交通出版社,2010.

  [4]招商局重庆交通科研设计院有限公司.公轨复合交通桥隧一体总体方案研究[R].重庆:招商局重庆交通科研设计院有限公司,2014.

  [5]刘相琳.重庆东水门长江大桥通车添主城区跨江快捷通道[N].中国新闻网,2014-03-31.

  《桥梁建筑景观美学与使用功能分析》来源:《建筑与文化》,作者:孙玉莲 张玉平 汲生虎 张刚

文章标题:桥梁建筑景观美学与使用功能分析

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